萬大進(jìn)

（貴陽(yáng)市測(cè)繪院，貴州 貴陽(yáng) 550001）

大比例尺地形圖指比例尺在1:500~1:10萬之間的地形圖，廣泛用于城市規(guī)劃與管理、自然資源規(guī)劃與管理、工廠或礦山設(shè)計(jì)與施工、橋梁或道路設(shè)計(jì)與施工等各行各業(yè)。因此，大比例尺地形圖的測(cè)制在國(guó)家建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著舉足輕重的作用，常常是“項(xiàng)目未動(dòng)，測(cè)圖先行”。同時(shí)，現(xiàn)今地形圖數(shù)據(jù)建庫(kù)已是大勢(shì)所趨，這也對(duì)地形圖數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性提出了更高的要求，對(duì)大比例尺地形圖的持續(xù)更新是一件必不可少且需要長(zhǎng)期保持的任務(wù)。

大比例尺地形圖的更新工作同時(shí)也是國(guó)家的一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)工作，是關(guān)系到民生的公益性事業(yè)。一般來說，此項(xiàng)工作都由國(guó)家專門的事業(yè)性測(cè)繪單位完成。但是，由于單位性質(zhì)的特殊性，除了更新基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)，測(cè)繪單位往往還有其他工作需完成，所以，如何高效率、高質(zhì)量地對(duì)大比例尺地形圖進(jìn)行更新是承擔(dān)更新任務(wù)的測(cè)繪單位應(yīng)當(dāng)破解的難題。在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，城市地形地貌的變化也日新月異，傳統(tǒng)的測(cè)繪方法可說是捉襟見肘，測(cè)繪單位亟需尋求一種能與時(shí)俱進(jìn)的方法來突破現(xiàn)狀。而測(cè)繪無人機(jī)的出現(xiàn)無疑給我們帶來了新的希望。

一直以來，測(cè)繪對(duì)于國(guó)家與行業(yè)的發(fā)展都非常重要，傳統(tǒng)大比例尺地形圖的測(cè)繪方法，大多采用全站儀、GPS-RTK等儀器設(shè)備，由測(cè)繪工作人員到野外進(jìn)行實(shí)地操作，而后與內(nèi)業(yè)機(jī)助制圖系統(tǒng)相結(jié)合，是一套從野外數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)成圖處理的全過程的、高自動(dòng)化和數(shù)字化的全野外數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)，具有高機(jī)動(dòng)化、成圖精度高、全數(shù)字化、數(shù)據(jù)完整性高等優(yōu)點(diǎn)，是地形圖測(cè)繪中不可或缺的一種方法。但是，在測(cè)繪條件不佳時(shí)，則需測(cè)繪工作人員跋山涉水、手提肩扛，甚至冒著生命危險(xiǎn)來進(jìn)行工作。大大地受到環(huán)境因素的制約，且效率較低、成本較高，大型測(cè)繪項(xiàng)目往往需投入較多的人力物力，同時(shí)工期耗時(shí)較長(zhǎng)。這種方法受到地理環(huán)境、氣候條件的限制很大，測(cè)繪過程中作業(yè)效率無法得到保障。

近年來，隨著通信、飛控、傳感、導(dǎo)航等各類軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)迎來了迅猛增長(zhǎng)，測(cè)繪型無人機(jī)的出現(xiàn)，意味著測(cè)繪行業(yè)的革命也悄無聲息的一步步到來，我國(guó)的測(cè)繪單位正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年我國(guó)測(cè)繪無人機(jī)數(shù)量已超過2000架，行業(yè)從業(yè)人員接近40萬，無人機(jī)測(cè)繪市場(chǎng)成長(zhǎng)為200億民用無人機(jī)市場(chǎng)的重要組成。靠著各方面的優(yōu)勢(shì)加持，測(cè)繪無人機(jī)已引發(fā)熱潮。利用無人機(jī)進(jìn)行大比例尺地形圖的繪制已然成為測(cè)繪地理信息行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，它將帶給測(cè)繪單位新的思考，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中也給測(cè)繪單位帶來新的優(yōu)勢(shì)。無人機(jī)的出現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪方法無疑是一個(gè)巨大的沖擊。

與傳統(tǒng)測(cè)繪方法相比，無人機(jī)測(cè)繪具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1 效率高

大比例尺地形圖的測(cè)繪，傳統(tǒng)的全野外數(shù)字測(cè)圖需要測(cè)繪工作人員使用全站儀、GPS-RTK等設(shè)備徒步逐個(gè)采集地形碎部點(diǎn)，遇到復(fù)雜的地形，還需人工勾畫草圖，雖然現(xiàn)在的新型全站儀普遍搭載免棱鏡測(cè)量模式，大多情況下無須人工架設(shè)測(cè)桿即可采集大部分測(cè)量點(diǎn)，但在一些特殊環(huán)境下仍需人工立桿，測(cè)量過程中存在許多不便之處；GPS-RTK的測(cè)量條件限制則更多，對(duì)環(huán)境的要求非常高，在許多地形環(huán)境都無法接收足夠衛(wèi)星信號(hào)，無法得到固定解坐標(biāo)。傳統(tǒng)測(cè)繪方法中每一個(gè)點(diǎn)的外業(yè)采集均需人工用測(cè)量?jī)x器一個(gè)一個(gè)去完成，經(jīng)常需要至少兩人配合才能完成工作，規(guī)模稍小的測(cè)繪單位根本無法承接大型項(xiàng)目，規(guī)模大的單位也需要投入巨大的人力物力才能完成大型項(xiàng)目，常常得不償失，利潤(rùn)極低。因此由于傳統(tǒng)測(cè)繪效率低、成圖慢、工期長(zhǎng)的特點(diǎn)，常常無法給測(cè)繪單位帶來高額的利潤(rùn)，也無法最大限度滿足甲方單位需求。

航空攝影技術(shù)雖然能大范圍進(jìn)行測(cè)圖，然而由于只能得到測(cè)區(qū)的正射影像圖，且飛行高度較高，局限性非常大，基本無法滿足1:500比例尺地形圖以及更大比例尺的地形圖的精度要求，而測(cè)繪無人機(jī)的出現(xiàn)則打破了這種限制，現(xiàn)在的測(cè)繪無人機(jī)可同時(shí)搭載多臺(tái)傳感器，飛行中可同時(shí)從垂直方向和側(cè)面多角度采集測(cè)區(qū)影像，其靈活性和可操作性使測(cè)區(qū)基本沒有死角，獲得的全方位影像數(shù)據(jù)可通過專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件處理成數(shù)字三維模型，進(jìn)而通過內(nèi)業(yè)軟件可以處理得到大比例尺地形圖成果，而且成果的平面精度頗高。整個(gè)作業(yè)過程僅需人工布置少量外業(yè)像控點(diǎn)，操控?zé)o人機(jī)采集測(cè)區(qū)影像數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)處理影像數(shù)據(jù)，最后再外業(yè)巡視測(cè)區(qū)內(nèi)較為復(fù)雜的片區(qū)，采集適量地形點(diǎn)來復(fù)核高程值即可，而且僅需數(shù)名作業(yè)人員即可完成大面積的測(cè)繪工作。無人機(jī)測(cè)繪大大縮短了作業(yè)工期，且解決了地形環(huán)境復(fù)雜、氣候條件困難造成的人工測(cè)繪難度高甚至無法測(cè)繪的問題，效率和可靠性更高，能最大程度地滿足甲方單位的需求。

2 測(cè)繪成本低

在測(cè)繪區(qū)域較大，環(huán)境較為復(fù)雜時(shí)，傳統(tǒng)測(cè)繪往往需要投入大量的人力和物力才能保障工程進(jìn)度，進(jìn)場(chǎng)前就需要進(jìn)行很多前期準(zhǔn)備，在測(cè)繪過程中，需要投入多個(gè)測(cè)量小組使用多臺(tái)儀器設(shè)備同時(shí)作業(yè)，還需配備多臺(tái)車輛來解決后勤問題，且工期往往較長(zhǎng)，如在異地，住宿和餐飲的成本也不可低估。整個(gè)項(xiàng)目測(cè)繪下來，成本預(yù)算往往不能得到有效控制，利潤(rùn)的提升空間非常有限。

而新興的無人機(jī)測(cè)繪方式將有效地解決上述問題，現(xiàn)階段某些無人機(jī)續(xù)航已可持續(xù)90min，如此長(zhǎng)的飛行時(shí)間里一架無人機(jī)在一次航飛中就可采集巨量影像數(shù)據(jù)，覆蓋面積可達(dá)數(shù)個(gè)平方公里，在作業(yè)效率大大提高的同時(shí)，還將大幅降低生產(chǎn)成本。整個(gè)作業(yè)過程僅需寥寥數(shù)人、一架無人機(jī)、一臺(tái)GPS用來布置像控點(diǎn)，數(shù)臺(tái)電腦用來進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理便可完成，成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)人工測(cè)繪，在競(jìng)爭(zhēng)中更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。因此，無人機(jī)的應(yīng)用可以大幅降低測(cè)繪成本預(yù)算，大幅提高利潤(rùn)。

3 安全性高

傳統(tǒng)測(cè)繪中，受限于測(cè)區(qū)自然地理?xiàng)l件，加上測(cè)繪過程中需要作業(yè)人員親自走到、看到，因此，即便在安全生產(chǎn)意識(shí)加強(qiáng)的今天，作業(yè)人員萬般小心的情況下，在野外采集數(shù)據(jù)時(shí)仍難免不時(shí)有安全事故發(fā)生。

無人機(jī)測(cè)繪生產(chǎn)過程中，雖也存在空中管制問題，但只要嚴(yán)格遵守當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)管制規(guī)定，僅在準(zhǔn)飛區(qū)域由具有駕駛資格的人員嚴(yán)格按照無人機(jī)操作說明書飛行，基本不會(huì)存在安全問題。因此，相較于傳統(tǒng)人工測(cè)繪，無人機(jī)測(cè)繪具有更高的安全性，作業(yè)人員的人身安全將得到更大的保障。

案例：某測(cè)區(qū)地處高原，城郊約25km2，有山地、農(nóng)田、湖泊及部分居民區(qū)。

人工測(cè)繪預(yù)算：

20人人工測(cè)繪需約20d，換成5人工作量約為80d；每人日薪及差旅補(bǔ)助200元，共需約8萬元。

無人機(jī)航測(cè)預(yù)算：

外業(yè)2d，4人參與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理共需約10d出圖，每人日薪及差旅補(bǔ)助200元，共需約8000元。

由此可得結(jié)論：

（1）產(chǎn)生的成本費(fèi)用：無人機(jī)航測(cè)費(fèi)用僅僅是人工測(cè)繪費(fèi)用的1/10左右，這還沒有計(jì)算儀器設(shè)備成本，否則更加不堪設(shè)想。

（2）項(xiàng)目工期：無人機(jī)航測(cè)工期僅僅是人工測(cè)繪的1/2，且參與人數(shù)更少，若二者參與人數(shù)一樣，無人機(jī)航測(cè)工期更將成倍縮短。

（3）項(xiàng)目投入人員：本項(xiàng)目中，人工測(cè)繪投入人員為無人機(jī)航測(cè)投入人員5倍之多，意味著人工測(cè)繪的單位將支付更多的薪水，且人多造成平時(shí)的管理更加費(fèi)力。

（4）精度質(zhì)量：由于測(cè)繪工作中成圖精度受人為因素影像非常大，認(rèn)真負(fù)責(zé)的作業(yè)人員制圖往往質(zhì)量更高，可以讓甲方更加滿意；粗心不負(fù)責(zé)的人繪制的部分常常導(dǎo)致項(xiàng)目整體質(zhì)量下降，造成集體返工甚至后繼項(xiàng)目流失。無人機(jī)航測(cè)僅需少量務(wù)實(shí)能干的工作人員即可高效完成，在項(xiàng)目的質(zhì)量控制中更具備優(yōu)勢(shì)，常常可以達(dá)到甚至超過項(xiàng)目預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，從而能得到甲方認(rèn)可并獲得更多后續(xù)項(xiàng)目，對(duì)測(cè)繪單位的發(fā)展更有助力。

（5）企業(yè)發(fā)展及效益：由于無人機(jī)航測(cè)費(fèi)用低、工期短，可以使測(cè)繪單位迅速擴(kuò)大5~20倍的業(yè)務(wù)量和效益，且無須投入大量人工，在大型項(xiàng)目上更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可同時(shí)承接更多項(xiàng)目，更有機(jī)會(huì)發(fā)展為行業(yè)領(lǐng)先者。

（6）無人機(jī)航測(cè)可獲得整個(gè)區(qū)域的正射影像實(shí)景圖，從而使規(guī)劃工作更加具體，非專業(yè)人員也能輕易看懂，在項(xiàng)目匯報(bào)時(shí)更能清楚說明問題。人工測(cè)繪只能獲得專業(yè)數(shù)字線劃圖，用于專業(yè)人員使用，有時(shí)不能滿足甲方的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展日新月異的今天，測(cè)繪市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也愈加激烈，測(cè)繪單位若仍想依靠傳統(tǒng)技術(shù)在市場(chǎng)中立足，無疑是一條絕路。只有掌握了新技術(shù)、新設(shè)備才能在如此殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中擁有一席之地，而測(cè)繪無人機(jī)將成為測(cè)繪單位們最為強(qiáng)力的一把武器。

雖然無人機(jī)測(cè)繪擁有極多的優(yōu)點(diǎn)，但國(guó)家在使用中仍需加強(qiáng)監(jiān)管，而使用者也應(yīng)當(dāng)自覺遵守相關(guān)法律法規(guī)，做到規(guī)范使用。同時(shí)，由于在數(shù)據(jù)采集時(shí)更加便捷、快速、流通和開放，數(shù)據(jù)覆蓋面廣，無人機(jī)測(cè)繪數(shù)據(jù)面臨一定的安全問題，測(cè)繪單位在使用過程中必須不斷加大保密力度。隨著無人機(jī)設(shè)備和數(shù)據(jù)處理軟件的不斷升級(jí)、不斷優(yōu)化，無人機(jī)測(cè)繪的作業(yè)方法也將不斷成熟、先進(jìn)。無人機(jī)雖不可能百分百取代傳統(tǒng)測(cè)繪儀器，但我們可以通過二者結(jié)合互補(bǔ)的形式，充分發(fā)揮無人機(jī)的上述優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出更多可能性，為測(cè)繪單位帶來更優(yōu)質(zhì)的作業(yè)方式以及更豐厚的利潤(rùn)，為測(cè)繪從業(yè)者帶來更高的回報(bào)，也為測(cè)繪行業(yè)帶來新的變革。